CH228708A - Verfahren zum stetigen Giessen metallischer Werkstoffe. - Google Patents

Description

      Terfahren    zum stetigen Giessen metallischer     Werlistoife.       Bei der bekannten Herstellung metalli  scher Voll- oder Hohlwerkstücke durch ste  tiges Giessen im sogenannten     "Stranggiess-          verfahren"    wird der schmelzflüssige Werk  stoff     vor-,viegend    in gekühlte metallische Ko  killen vergossen. In diesen erhält der Strang  seine gewünschte Form, wobei er gleichzeitig  innerhalb der Kokille durch mittelbare Küh  lung mit einem in der Regel flüssigen Kühl  mittel mehr oder weniger vollständig er  starrt. Als Kühlmittel wird hierzu bekannt  lich     vorwiegend    Wasser benutzt.

   Will man  aber den aus der Kühlkokille austretenden,  stetig gegossenen Strang mit noch flüssigem       Kern    durch     unmittelbare        Berührung    mit  einem flüssigen Kühlmittel,     beispielsv#eise     Wasser, über den ganzen     Querschnitt    zur Er  starrung bringen, was bei     seigerungsemp-          findlichen    Legierungen zweckmässig mög  lichst schnell erfolgt, so muss das Kühlmit  tel nach der vollständigen Erstarrung des  Stranges von diesem wieder getrennt wer  den.

   An sich könnte man diese Trennung  der beiden in verschiedenen Aggregatzustän-    den vorliegenden Stoffe durch einen Kühl  kasten erreichen, der nur den freien Austritt  des Stranges ermöglicht, gegen den Kühl  wasseraustritt jedoch abgedichtet ist. Das  bietet jedoch erhebliche bauliche und be  triebliche     Schwierigkeiten,    so dass man bis  her gezwungen war, stetig gegossene Metall  stränge entweder in der verhältnismässig lan  gen Kokille durch mittelbaren Einfluss von  flüssigen     Kühlmitteln    vollständig erstarren  zu lassen,

   oder - bei nur teilweiser Erstar  rung die völlige     Erstarrung    des aus der  Kokille austretenden Stranges mit flüssigem       Strangkern    durch     unmittelbare        Einwirkung     von nichtflüssigen     Kühlmitteln    herbeizu  führen.  



  Es ist nun bekannt, einen stetig gegos  senen,     verhältnismässig    kurzen Block inner  halb einer     Kokille    in Form eines Kühlringes  nur in seiner äussern Schale erstarren zu las  sen, während das Innere selbst noch flüssig  bleibt. Die völlige Erstarrung und Abküh  lung des ganzen     Gussblockes    erfolgt sodann  ausserhalb der Kokille durch Absenken des-      selben in ein unmittelbar sich an die Kokille  anschliessendes Wasserbad.

   Bei diesem     be-          kannten    Verfahren können jedoch nur rela  tiv kurze     Gusserzeugnisse    hergestellt werden,  wobei zwischen der aufeinanderfolgenden  Herstellung von zwei     Gussstücken    aus der  selben Legierung und auf ein und derselben  Giessvorrichtung das Giessen selbst unterbro  chen werden muss. Hierbei wird ausserdem  der stetig gegossene     Strangblock    durch reich  lich angewandtes, flüssiges Kühlmittel auf  die Temperatur des angewandten Kühlmit  tels gebracht, die durch die     Abküblung    des  Stranges eine nur geringe Erhöhung erfah  ren kann.  



  Die vorliegende     Erfindung        gestattet    das  stetige Giessen eines vollen oder hohlen Me  tallstranges grösserer Länge, wobei das Giess  gut nach dem Austritt aus einer Kokille  durch unmittelbare Berührung mit einem  flüssigen Kühlmittel gekühlt wird. Das Ver  fahren     kann    zum Beispiel derart durchge  führt werden, dass der     Metallstran--    inner  halb der     Kühlkokille    nur in einer äussern  Schale von einer solchen     Stärke    erstarrt, dass  das noch schmelzflüssige Innere des Stran  ges nicht mehr durchbrechen kann.

   Der in  diesem Zustand die Kokille verlassende  Strang     wird    dann unmittelbar derart ge  kühlt, dass auch das noch flüssige Innere des       Stranges    rasch erstarrt. Gemäss der Erfin  dung     wird    zum Zwecke der vollständigen Er  starrung des stetig vergossenen Stranges nur  eine solche Menge von flüssigem     Kühlmittel     verwandt, dass dieses völlig verdampft, wo  durch jede sonst erforderliche     Abdichtung     des stetig gegossenen Stranges gegen den       Kühlmittelaustritt    überflüssig wird. .  



  Die anzuwendende Menge des flüssigen  Kühlmittels richtet sich     zweckmässig    nach  der Art des vergossenen Werkstoffes. Neigt  dieser nicht zu Wärmerissen, dann wird     da.s     flüssige Kühlmittel in einer solchen Menge  angewendet,     da.ss    zwar alles Kühlmittel noch  verdampft, aber doch auch gleichzeitig die  niedrigste mögliche     Temperatur    des erstarr  ten Giessgutes erreicht wird. Bei zu     Wärme-          rissen    neigenden Werkstoffen wird dagegen    zweckmässig nur so viel von dem flüssigen  Kühlmittel angewendet, dass die Erholungs  temperatur dieses     )Yerhstoffes    nicht unter  schritten wird.

   Das ist vorteilhaft, weil das       Formänderungsvermögen    des     Werkstoffes     oberhalb der Erholungstemperatur noch so  gross ist, dass alle Schichten des gegossenen .:  und erstarrten Giessgutes der durch die     Ab-          kühlun <     eintretenden     Volumenverminderunn          ii-#cli    gut folgen können, ohne einen zur Aus  lösung von Rissen führenden Spannungs  zustand zu erleiden.

   Bei solchen Werkstoffen  empfiehlt es sieh unter Umständen auch, die  flüssige     Kühlmittelmenge    noch weiter zu  verringern, so dass der Strang durch die un  mittelbare Einwirkung des flüssigen Kühl  mittels nur auf eine solche Temperatur ge  bracht wird, die im Bereiche der     Rekristalli-          sationstemperatur    dieses     Werkstoffes    liegt.  Von     dieser'Temperatur    kann sodann die wei  tere Abkühlung des     Stranges    auf Raumtem  peratur lau     -samer    erfolgen unter Vermei  dung hoher Temperaturunterschiede zwischen  Rand- und Kernzone.  



  Das     flüssige    Kühlmittel, das in unmit  telbare Berührung mit dem     Werksdick    ge  bracht wird, kann- das     deiche    sein. das   durch die     K-hlkokille    läuft. was aber kei  neswegs erforderlich ist. Da die in Betracht  kommende Menge des     flüssigen    Kühlmittel  zur     ummittelbaren        Kühlung    des     aus    der Ko  kille au!-tretenden Stranges meist     kleiner    ist       als    diejenige, die durch die     Kokille    läuft.

    kann man zweckmässig einen Teil des durch  die Kokille laufenden,     flüssigen    Kühlmittels  für die unmittelbare     Kühlen;    abzweigen.  



  Die Menge des zur unmittelbaren Küh  lung des Stranges verwendeten Kühlmittels  richtet sich zweckmässig nach der Giess  geschwindigkeit, den     Abmessungen    des her  gestellten     Gussstranges,    der Temperatur des  angewandten Kühlmittels, der Temperatur  des aus der     Kühlkokille    mit noch flüssigem       Strangkern        austretenden    Stranges usw. und  muss jeweils in bekannter Weise berechnet  werden.  



  Die rasche Überführung des gegossenen  Stranges aus dem flüssigen in den festen Zu-      stand über den ganzen     Querschnitt    ist vor  allem bei     seigerungsempfindlichen    Legierun  gen von einer wesentlichen Bedeutung, um  Konzentrationsverschiebungen der Rest  schmelze, die erfahrungsgemäss in Richtung  des Wärmeflusses verlaufen, weitgehend zu  unterbinden.

   Bei Legierungen mit Gehalten  an Bestandteilen, , deren Festlöslichkeit im  Grundmetall mit sinkender Temperatur ab  nimmt, ist aber nach völliger Erstarrung ein  längeres Verweilen bei höheren Temperatu  ren vorteilhaft, weil dadurch eine völlige  oder doch weitgehende Homogenisierung des  Werkstoffes erreicht     wird.    Damit ist der wei  tere Vorteil verbunden, dass die zum Zwecke  der weiteren Verarbeitung oder der Aushär  tung notwendige Wiedererwärmung solcher  Werkstücke nur kürzere Zeit erfordert.  



  Die Erfindung kann auch bei der Her  stellung von Metallsträngen     angf        cvandt    wer  den, wenn keine Kühlkokillen benutzt wer  den, sofern dann aber nur der     a        (s    der     unge-          kühlten,    z. B. etwa aus Graphit bestehenden  Kokille austretende, stetig gegossene Strang  unmittelbar mit flüssigen Kühlmitteln ge  kühlt wird.  



  Die durch das     erfinlungsgemässe    Verfah  ren hergestellten vollen oder hohlen     Guss-          stränge    aus metallischen Werkstoffen eignen  sich wegen ihrer weitgehenden     Spannungs-          und        Seigerungsfreiheit    und ihres vorteilhaf  ten     Erstarrungsgefüges    vorzüglich ,zur wei  teren Verarbeitung auf Halbzeug.  



       Ausf        ührungsbeispiel:     Es soll eine     Kupfer-Zinn-Legierung    mit  8 % Zinn, Rest Kupfer und üblichen Verun  reinigungen in einer runden Kokille von  90 mm Durchmesser stetig vergossen werden.  Die Kokille ist ein gekühlter, metallischer  Doppelmantel von 40 cm Höhe mit einer  Wasserzuleitung am     obern    Ende und Öff  nungen am Boden, durch die das Wasser auf  den Strang spritzt. Die Erholungstemperatur  dieser Legierung liegt im Bereich zwischen  300 bis 400  C, die     Rekristallisationstempera-          tur    zwischen 400 bis 450  C.

   Um nun die  Abkühlung durch die direkte Berührung mit    dem Kühlmittel bis auf Erholungstempera  tur durchzuführen, müssen Giessgeschwindig  keit und     Kühlmittelverbrauch    aufeinander  abgestimmt werden. Bei einer Giesstempera  tur von 1100  C und einer     Zuflussmenge    der  Schmelze von 15 kg/min. muss bei einer Was  sertemperatur von 15  C     in    der Wasserzulei  tung eine Zuführung von 2.8     1/min.    inne  gehalten werden. Soll die Abkühlung nur  bis auf     Rekristall'lisationstemperatur    erfolgen,  dann muss eine Wasserzuleitung von     2.,4        1/min.     bei sonst gleichen     Bedingungen    innegehalten  werden.

   In beiden Fällen verdampft das aus  der Kokille auf den Strang aufgespritzte  Wasser vollständig.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum stetigen Giessen metalli scher Werkstoffe, bei welchem das Giessgut nach dem Austritt aus einer Kokille durch ummittelbare Berührung mit einem flüssigen Kühlmittel gekühlt wird, dadurch gekenn zeichnet, dass das flüssige Kühlmittel nur in einer solchen Menge angewandt wird, dass es zwar den Strang über den ganzen Quer schnitt zur völligen Erstarrung bringt, aber auch gleichzeitig noch völlig verdampft. UNTERANSPRüCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das flüssige Kühl- mittel nur in einer solchen Menge angewandt wird, dass die Temperatur des völlig erstarr ten Stranges gleich der oder höher als die Erholungstemperatur des vergossenen Werk stoffes ist. a 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das flüssige Kühl mittel nur in einer solchen. Menge angewandt wird, dass die Temperatur des völlig erstarr ten Stranges noch im Bereiche der Rekristal- lisationstemperatur des vergossenen Werk stoffes liegt, worauf langsamer, unter Ver meidung grosser Temperaturunterschiede, zwischen Rand- und Kernzone auf Raum temperatur abgekühlt wird.